高温混凝土（通用9篇）
高温混凝土 篇1
在炎热的季节, 空气温度高且较为干燥, 混凝土施工后能够在很短的时间内迅速固结。然而, 在这样的季节, 大气保温作用较差, 往往昼夜温差增大, 混凝土受热涨冷缩原理的影响很容易出现开裂现象。
高温情况下混凝土施工作业主要会遇到以下问题: (1) 用水量增加; (2) 施工难度增大; (3) 混凝土固结速率提高; (4) 开裂情况上升; (5) 渗透性提高, 钢筋腐蚀程度增加; (6) 混凝土外形结构不统一; (7) 建筑结构寿命降低。
在空气温度增加时, 要有效确保混凝土施工正常的塌落度, 并且同时提高混合物的含水量。气温温度过高, 混凝土拌合物的塌落速率上升, 必须在使用时进行二次添水, 以确保使用时拌合物符合使用标准, 这样不仅可以有效控制混凝土固结速率, 还可以有效降低强度。温度高, 蒸发快, 混凝土容易固结, 不利于混凝土的运输与整修, 并且开裂率上升。一旦湿度下降而风速上升, 整修过程中的开裂率会迅速上升。要有效安排施工环节, 设计施工方法, 以提高高温季节混凝土施工效率和质量。此外, 对于混凝土施工材料的选择, 施工拌合物比例的调配也要做出合理安排。在工程结束后要根据实际情况安排定期的维护检查工作, 切实保障建筑质量。
1 混凝土拌合、运输与装卸程序中的方法
高温季节, 在混凝土施工过程的首要步骤, 即拌合过程就要有效降低拌合物的温度, 并且相应提高拌合物的含水量, 减少开裂的同时, 有效降低塌落损失。在此过程中主要可以采用以下方法: (1) 提高水泥拌合物中的骨颗直径, 根据比例掺入适量煤粉, 降低水泥使用量, 节约工程成本投入, 提高经济效益。 (2) 正确利用缓凝剂来延长混凝土固结实践, 避免运输时间过长而使混凝土拌合物提早固结, 影响工程施工进度, 造成材料的浪费。在大体积混凝土施工过程中更要注意这一点, 如若缓凝剂使用比例不合理就会造成工程表明凹凸不平, 影响工程整体质量。 (3) 若施工过程需要提高塌落度, 就应合理使用减水剂。高效减水剂的使用可以有效降低骨粒摩擦产生的热度, 使得塌落度保持在两小时之内, 保障工程顺利施工的同时, 满足实际建筑需求。 (4) 根据规章条例制度, 保障工程质量的同时, 有效利用粉煤灰、矿渣硅酸盐水泥。虽然, 可以降低普通水泥的使用量, 节约工程成本, 但是在大体积混凝土施工过程中则禁止使用。 (5) 利用冷水、地下水对拌合物材料进行适量喷洒, 在高温情况下, 切实降低拌合物的温度, 避免拌合物材料水分过度蒸发。 (6) 气温较高的季节, 在混凝土施工过程中可以使用地下水或者冷水进行混合物的拌合, 降低材料温度。 (7) 另外, 高温长距离运输, 可以对搅拌车的搅拌时间进行相应控制, 可以在与施工地点距离较短的地点开始搅拌, 以保障到达施工地点时拌合物仍然达标。 (8) 有效避免高温情况下进行混凝土浇灌, 可以选择在温度较低的清晨或傍晚进行混凝土灌注, 有效避免混凝土开裂现象的产生。 (9) 对拌合物进行加水应该按照实际需求, 不应过量拌水, 否则会严重影响工程质量。
2 具体施工过程中的修正和浇筑方法
(1) 在浇筑开始前, 要进行统筹规划, 明确施工人员责任目标, 准备好灌注模板设施。 (2) 利用温度计对施工气温以及混凝土温度进行准确测量, 一旦出现问题, 要及时进行调换, 保证施工质量。 (3) 由于温度较高, 施工振动器较为容易损坏, 因此应该准备好备用的振动器, 以备不时之需。 (4) 搅拌混凝土的工具应该采取防护措施, 比如置于阴凉处或者进行遮盖处理, 避免阳光直射, 使表面温度增加, 影响混凝土温度。 (5) 混凝土施工, 应该对施工地点表面进行润泽, 继而再进行相应浇筑工作。 (6) 利用地下水对地面板的边模进行湿润, 然后进行施工。 (7) 要有效提高混凝土的浇注效率, 避免固结速度, 然而, 混凝土表面一旦发生泌水现象则要及时停止施工。 (8) 一旦混凝土出现开裂现象, 应该及时采取措施避免混凝土工程表面水分过快蒸发。可以铺设薄膜、适量喷洒液体, 以有效控制混凝土的开裂程度。
3 高温季节浇筑混凝土, 养护十分重要
混凝土施工在高温天气后期养护十分重要, 可以有效避免墙体开裂现象的发生。 (1) 在混凝土施工作业完成初期要马上进行后期养护工作。 (2) 在混凝土浇灌的前期阶段采用水养护进行连续性养护工作, 使混凝土建筑表面处于润泽状态, 同时要严格遵守混凝土养护龄期的相关规定。 (3) 对于大面积的平板类工程, 应该有效使用养生液进行养护, 能够在有效控制成本的同时完成养护目标。 (4) 在规定时间内对模板进行拆除, 并及时在表面进行防开裂覆盖。
4 高温季节浇注混凝土的处理措施
(1) 在炎热气候中浇注的混凝土的最终强度将会降低, 影响因素有混凝土的温度较高、凝结和早期强度增长较快、在同样塌落度要求下用水量增大。处理措施:a.向骨料堆上洒水, 通过水的蒸发使骨料冷却。b.在混凝土中掺加缓凝剂。c.必要时用冰代替部分拌合水。d.掺加粉煤灰以调节炎热气候的影响。e.适度增加每立方米混凝土中的水泥用量。 (2) 炎热气候使混凝土的空气含量降低, 从而使混凝土受到一些不良影响。主要有硬化混凝土的耐久性变差、混凝土拌合物的和易性降低, 拌制量减少。处理措施:a.经常检查混凝土拌合物的空气含量。b.增大引气剂含量。 (3) 因气候炎热使新浇筑混凝土表面干燥而导致以下问题:整修时间不够, 混凝土表面耐久性变差、混凝土表面出现龟裂。处理措施:a.适当降低混凝土砂用量。b.如果因整修需要向表面洒水, 应当使用喷雾器喷洒, 避免表面过量洒水。c.整修后应立即养护, 早期可用养生液养护。d.保证塌落度均匀, 并不得大于规定限值。 (4) 炎热气候导致施工中混凝土板纵深方向的干燥和凝结不均匀, 从而形成波纹状表面。处理措施:a.使用低塌落度拌合物。b.当可能出现这种情况时, 用喷雾器喷射少量水以延长整修时间。 (5) 早期硬化期间在板纵深方向上的干燥不均匀导致板翘曲。处理措施:a.使用低塌落度混凝土拌合物。b.整修后立即用养生液养护, 在混凝土硬化后再用塑料薄膜覆盖。干燥时混凝土的强度越高, 板翘曲的阻力越大。
5 高温季节浇注混凝土对各种原材料的选择
(1) 水泥, 避免采用凝结速度快的水泥, 尽量采用凝结速度慢的普通硅酸盐水泥, 尽量降低水泥用量, 不采用早强水泥, 降低水泥的水化热。 (2) 掺合料, 高温下施工首先选用粉煤灰和天然火山灰, 通过掺加适量的粉煤灰和天然火山灰有效降低水泥用量, 同时改善混凝土性能延缓混凝土凝结时间。 (3) 减水剂, 使用高效减水剂可以抵消高温混凝土浇筑导致的问题, 但若养护不到位, 造成的影响也更大。 (4) 骨料, 骨料的粒径、粒形、级配是三个影响高温下配置一定塌落度混凝土的主要参数。降低杂质含量、降低骨料温度对减少需水量非常重要。 (5) 降低水温不仅可以降低混凝土温度, 同时也可以减少用水量, 用冰作为一部分拌合水是目前最常用的方法。
高温给混凝土施工带来许多不利问题, 要清醒地认识到这些问题对混凝土结构物造成的影响。现场施工人员应及早采取预防措施, 加强材料评估以及各工序之间的配合, 在施工前安排妥当浇筑、防护、养护、温度检测和混凝土试验的所有细节, 尽量降低高温对混凝土的影响。
摘要：目前, 混凝土在工程建设领域应用非常普遍, 针对高温季节混凝土施工存在的一些质量问题, 结合多年的工作经验, 文章重点论述了在高温环境下加强混凝土施工质量的一些应对之策, 从混凝土拌合、运输、浇筑、养生全过程总结了高温季节混凝土施工的方法、措施, 延长混凝土使用寿命的同时, 提高工程的安全质量。
关键词：高温,混凝土,施工,措施
高温混凝土 篇2
桑拿天已正式重返
重庆市气象台预计，明天起，真正的“桑拿天”正式重返，在我市停留一周时间，虽说偏西地区会有阵雨或雷雨出现，但丝毫不影响气温的走高，未来三天我市最高可达41℃，主城最高38℃左右。
对此，气象专家提醒大家，下河游泳、河边烧烤存在的隐患较大。你这边头顶上是蓝天白云，说不定几里路之外是狂风暴雨，山洪来袭防不胜防，建议市民到河边玩耍要注意安全。另外外出要注意防暑降温，尽量减少户外活动，防止中暑。
重庆高温补贴标准一览表
根据《重庆市防暑降温措施管理办法》的规定，20重庆高温津贴标准为：
高温天气期间，室内工作场所温度在33℃以上35℃以下的，高温津贴按每人每天不低于5元标准发放;35℃以上37℃以下的，按每人每天不低于10元标准发放;37℃以上的，按每人每天不低于15元标准发放。40℃以上高温工作人员每月最多可领20元/天的津贴。高温津贴发放时间最长为5个月。劳动者已经依法享受高温作业岗位津贴的除外。
1、日最高气温达到35℃以上、37℃以下为一般高温天气;日最高气温达到37℃以上、40℃以下为中度高温天气;日最高气温达到40℃以上为强度高温天气。
2、用人单位不得安排怀孕女职工和未成年工在35℃以上的高温天气期间从事室外露天作业及温度在33℃以上的工作场所作业。
3、因高温天气停止工作、缩短工作时间的，用人单位不得扣除或降低劳动者工资。
高温津贴的发放标准，用人单位和劳动者可以在劳动合同、集体合同中约定，也可以在用人单位规章制度中经民主程序协商确定，但不得低于本办法规定的标准。各行业(领域)对高温津贴、高温岗位津贴有专门规定，且发放标准高于本办法规定的，按行业(领域)的规定执行。
未来10天重庆天气预报简报
今天 重庆天气： 白天晴间多云，夜间大部晴， 气温27℃～36℃， 东偏南风 三级
明天 重庆天气： 白天晴间多云，夜间晴间多云， 气温26℃～36℃， 东南风 三级
后天 重庆天气： 白天晴间多云，夜间晴间多云， 气温26℃～35℃， 东南风 三级
3天后 重庆天气： 白天大部晴，夜间大部晴， 气温26℃～36℃， 东南风 三级
4天后 重庆天气： 白天大部晴，夜间雷雨， 气温25℃～34℃， 南风 二级
5天后 重庆天气： 白天上午雷雨，夜间雷雨， 气温25℃～33℃， 西偏北风 二级
6天后 重庆天气： 白天上午雷雨，夜间雷雨， 气温26℃～33℃， 北偏东风 二级
7天后 重庆天气： 白天晴间多云，夜间晴间多云， 气温25℃～33℃， 东风 二级
8天后 重庆天气： 白天零星雷雨，夜间雷雨， 气温25℃～33℃， 东风 二级
9天后 重庆天气： 白天零星雷雨，夜间零星雷雨， 气温25℃～32℃， 北偏东风 二级
高温混凝土 篇3
关键词：QC小组活动 大体积混凝土 裂缝控制
1 工程概况
华宝花苑1#楼工程，地下室底板地面标高为-3.950米，筏板1500mm厚，面积900m2，混凝土量为1800m3，施工时值夏天，气温较高，底板混凝土设计为C40S6。强度、自防水等级要求较高。为顺利完成本项施工任务，项目成立了QC小组，通过QC活动对高温天气条件下大体积混凝土施工进行攻关。
2 小组成员概况
小组成员有9人组成，分工明确。活动频次为每月两次，出勤率为100%。
3 选题理由及选题
3.1 本工程为建设单位重点工程，倍受社会各界瞩目，工程质量好坏关系到企业形象，合同要求该工程达到省优质结构。
3.2 公司质量方针是：精心施工，创造精品。公司要求本工程在创省优质结构基础上争创省中州杯奖。
3.3 混凝土施工为泵送，天气正直夏季高温季节。大体积混凝土裂缝控制是质量控制重点。
4 现状调查
4.1 大体积混凝土温差与温降产生裂缝的原因调查与分析。
QC小组经过查阅大量的大体积混凝土的施工资料，咨询了有关专家，分析大体积混凝土产生裂缝的因素如下：①施工工艺温度控制因素。②施工工艺其他因素。③材料质量或配合比因素。④设计因素。QC小组对所收集到的数据进行分类、统计整理，组成统计表。
4.2 从统计表中可以看出，影响大体积混凝土裂缝的主要因素是施工工艺温度控制因素和施工工艺其他因素，累计频率占80%。
5 目标确定
根据《地下室工程防水技术规范》、《混凝土结构工程施工质量验收规范》，为确保公司创省优质结构工程，并在基础上争创省“中州杯”奖，我们QC小组经过认真反复的论证，将目标值定为：控制大体积混凝土内外温差小于25℃。
可行性研究分析：①项目技术人员技术素质高，具有大体积混凝土温度控制施工经验。②各种物资设备齐全，降温采用地下水，保温用塑料泡沫加麻袋，温度由公司质量技术科监测。③其他工程中大体积砼的成功施工为本工程提供经验。
分析结论：可行。
6 原因分析
根据调查，小组成员从人、机、料、法、环五个方面逐一进行分析。人的方面：责任制落实不够，交底不具体。材料的方面：材料选择不当；泵送混凝土配合比不当。机械的方面：运输和泵送机暴晒。方法的方面：混凝土表面未及时保湿保温，内外温差大于25℃，温降大于3℃/天；未按要求分层浇筑；未进行温度测量。环境的方面：环境温度影响；混凝土入模温度高。最终造成——大体积混凝土内外温差大，温降大。
7 要因确认
针对因果分析的末端因素，小组做了调查，一一验证(表2)。
最终分析后得出主要原因是：①责任制落实不够，交底不具体；②混凝土表面未及时保温保湿；③混凝土入模板温度高。
8 制定对策
根据要因确认表对要因制定对策（如表3）：
9 对策实施
9.1 实施一：落实责任制、交底具体化。
为了提高项目部全体人员的责任心，全面落实责任制，在QC小组的精心组织下于2012年5月20日在工地会议室召开施工交底大会，会议由项目经理主持。由技术负责人和施工员对施工人员就高温天气条件下大体积混凝土施工的基本知识进行培训，使操作人员知道控制混凝土内外温差的重要性和必要性，明确告诉有关人员施工作用指导书所要采取的保温措施和施工方法。并对操作人员明确交底以下几项措施：①严格控制商品混凝土的水灰比和坍落度，不得随意加水，防止因水灰比增大降低混凝土的强度、抗渗等级。②混凝土表面处理：混凝土浇筑后表面的水泥浆比较厚，为提高混凝土表面的抗裂性能，在混凝土浇筑后在表面均匀撒上一层薄薄的小石子，及时用木抹子将混凝土表面抹平，待混凝土收水后，用木抹子搓平两次，闭合面层的收缩裂缝。③采用薄层浇捣：按每层50cm分三层浇筑，以增加混凝土的散热机会，减少混凝土的温升。严格按作业指导书分层浇捣，在混凝土的初凝之前浇捣下一层混凝土，避免出现冷缝。
9.2 实施二：砼表面及时保温保湿。
① QC小组对施工期间温度进行测量，平均值在34℃左右，最高气温在38℃左右。根据计算和试验数据，空气温度为38℃时，砼出机温度为43℃。②QC小组对混凝土搅拌站到工地的时间进行实际测量，结果运输到工地需要约40分钟，入模温度为40℃。③QC小组同混凝土厂家对混凝土的绝热最高温升进行计算且进行模拟实验认为混凝土最高温升值为70℃。④為了保证混凝土表面温度与内部最高温度控制在25℃以内，QC小组经过经济和实际情况进行论证，确定表面采用塑料薄膜及泡沫、麻袋浇水覆盖进行保温、保湿养护。具体操作时，混凝土表面覆盖二层塑料薄膜，一层3cm厚的泡沫板，一层麻袋浇水覆盖进行保温、保湿养护。砖墙侧面、模板侧面一层3cm厚的泡沫板，一层麻袋浇水覆盖进行保温、保湿养护。⑤加强温度监测，时时掌握混凝土的温度状态，随时根据测温结果采取进一步措施。
9.3 实施三：降低混凝土入模温度。
QC小组主要考虑降低所使用原材料的入机温度，项目部派人员到商品混凝土厂家，针对原材料督促厂家采取措施如下：
①水泥：提前入库，温度控制在70℃以下；②骨料：浇水降温，温度控制在34℃以下；③水：采用冰水搅拌，温度<10℃；④运输时间：控制在40min以内；⑤泵送管道：覆盖草袋，并不断浇水冷却。
10 效果检查
整个温度监测过程混凝土内表温差均在25℃以内，降温也控制在3℃/天以内。大体积混凝土未见温度裂缝。达到目标要求，为工程创优创造条件。
11 巩固措施
11.1 本工程开展QC小组活动后，在夏季高温条件下大体积混凝土裂缝的控制积累了丰富的经验和技术资料，为以后类似工程施工奠定了基础。
高温再生混凝土的研究综述 篇4
再生混凝土是指将废弃的混凝土块经过破碎、清洗、分级后, 按一定比例与级配混合, 部分或全部代替砂石等天然骨料 (主要是粗骨料) , 再加入水泥、水等配而成的新混凝土。
我国大规模的基本建设正处于一个强劲发展时期, 因而混凝土工程是大规模土木建设工程的主导工程, 混凝土是建设材料中的最大宗材料, 在建设行业中占据了极其重要的地位, 同时也是最大的建筑垃圾来源。可以预见, 随着社会经济的发展, 混凝土用量的增多, 混凝土的可持续发展与骨料危机的矛盾将日益突出。因而如果能将废弃混凝土合理的回收利用, 生产再生混凝土用到新的建筑物上, 不仅能降低成本, 节省天然资源, 缓解骨料供求矛盾, 还能减轻废弃混凝土对环境的污染, 是可持续发展战略的一个重要组成部分。
2 再生混凝土的特点
再生混凝土中, 再生骨料表面包裹着水泥砂浆, 使得再生骨料与新的水泥砂浆之间弹性模量相差很小, 界面结合得到加强。同时, 再生骨料的亲水性强, 能很快的被水润湿, 再生骨料表面的许多微裂缝, 会吸入新的水泥颗粒, 使接触区的水化更加完全, 形成致密的界面结构。
3 高温后再生混凝土强度试验研究
目前, 国内外学者对普通混凝土及其构件和结构的各种性能进行了比较系统而详尽的研究, 包括常温下、高温下、高温后的性能, 并取得了大量的研究成果, 而再生混凝土由于推广应用的时间较短, 对其性能的研究还远不如普通混凝土那样详尽、透彻, 特别是高温下和高温后的性能研究更少。因此, 这方面的工作尚有待开展。其成果无疑将对提高我国再生混凝土结构的抗火设计水平, 以及火灾后再生混凝土结构的损伤评估及其 (抗震) 加固提供科学依据, 从而进一步促进再生混凝土结构在我国的推广应用并提高其安全性。
4 研究意义
我国对普通混凝土研究较多, 且取得了众多成果, 而对高温后再生混凝土性能的研究则并不详尽和透彻;研究高温后再生混凝土的性能可以提高我国再生混凝土结构的抗火设计水平, 并为火灾后再生混凝土结构的损伤评估及其 (抗震) 加固提供科学依据;可以进一步促进再生混凝土结构在我国的推广应用并提高其安全性。
高温后再生混凝土的研究较少, 且理论不成熟;研究高温后再生混凝土强度等力学指标的变化规律, 可与普通混凝土力学指标变化规律进行对比, 供工程实际参考;项目拟建立的火灾后预测混凝土强度的公式可以为房屋灾害评估和灾后重建提供坚实的依据。
5 研究内容与初步试验设计
通过对不同骨料取代率的再生混凝土进行高温后强度的试验研究, 得出再生混凝土高温后强度随再生粗骨料取代率的变化关系。与采用天然骨料普通混凝土的相应高温后强度进行对比, 分析差异以及差异原因, 并尝试由此提高再生混凝土性能。根据试验结果得出高温后再生混凝土强度的简化计算公式。 (1) 粗骨料取代率设计:设6组, 取代率分别为0, 20%, 40%, 60%, 80%, 100%, 其中取代率为0的一组为普通混凝土, 作为对照试验。 (2) 强度设计:采用普通混凝土, 初步定为C30。 (3) 尺寸和实验设计:轴心抗压强度试验, 尺寸为150mm*150mm*300mm;立方体抗压强度试验, 尺寸为150mm*150mm*150mm. (4) 实验温度设计:初步定为普通温度:20度, 高温:200度, 300度, 400度, 500度, 600度, 700度, 800度, 共8组。 (5) 混凝土试块数:每种参数至少4快以上。 (6) 水灰比设计:初步定为0.4~0.5之间。 (7) 实验用原材料:水泥为海螺牌32.5R级, 砂为普通天然黄砂, 拌合水为自来水, 天然粗骨料为碎石, 连续级配。 (8) 需要测定的数据:普通骨料和再生混凝土骨料的粒径、表观密度、堆积密度、吸水率、压碎指标等。 (9) 需要计算的数据:再生混凝土的配合比。
5 总结
以往, 国内外的研究者已对常温下再生混凝土的基本性能和再生混凝土结构的力学性能进行了研究, 但对高温后再生混凝土强度的研究则尚少见报道。通过高温后再生混凝土的研究, 可以初步揭示高温后再生混凝土强度等力学指标的变化规律, 为再生混凝土在实际工程中的应用及火灾后再生混凝土结构损伤评估提供依据。因此, 研究高温后再生混凝土的强度是非常必要的。并且可为更科学制定火灾后再生混凝土结构的评估方法提供参考, 并进一步推进废弃混凝土资源化的进程, 填补这方面理论研究和试验测定的空白。
摘要：本文介绍了高温后再生混凝土及其应用前景, 论述了高温再生混凝土的特点, 并总结了强度研究方法。通过高温后再生混凝土的研究, 可以初步揭示高温后再生混凝土强度等力学指标的变化规律, 为再生混凝土在实际工程中的应用及火灾后再生混凝土结构损伤评估提供依据。因此, 研究高温后再生混凝土的强度是非常必要的。
关键词：高温,再生,混凝土
参考文献
高温季节混凝土拌合温度控制 篇5
混凝土是当代最主要的土木工程材料之一。由胶凝材料 (如水泥) 、水和骨料等按适当比例配制, 经混合搅拌, 硬化成型的一种人工石材。混凝土具有原料丰富, 价格低廉, 生产工艺简单的特点, 同时混凝土还具有抗压强度高, 耐久性好, 强度等级范围宽等特点。这些特点使其在各种土木工程中用量最广、用量最大。
混凝土的普遍和大量应用决定了混凝土的质量在整个工程中的重要作用, 影响混凝土质量的因素有很多, 比如组成混凝土的原材料质量、施工的过程和混凝土的温度。其中温度的伴随着混凝土生产施工的整个过程, 从混凝土搅拌开始, 经过运输施工到养护, 每一个阶段的温度对混凝土质量的影响都是很大的。混凝土温度过高, 就会致使混凝土凝结过快, 可能会出现早凝或假凝现象, 影响混凝土和易性, 导致施工困难。同时, 如果浇注温度过高, 混凝土内部凝结时可能会产生温度应力, 导致混凝土内部存在质量缺陷。所以混凝土温度在各个间断应合理控制。确保顺利施工同时保证施工混凝土质量。而混凝土搅拌时混凝土生产的第一步, 在这里我们首先探讨一下混凝土拌合温度的控制。
2 混凝土拌合温度控制的措施
2.1 降低各种原材料的温度
1) 采用遮阳冷水预冷骨料, 在料场搭设永久凉棚, 在遮阳防晒的同时保证料场通风良好, 增高骨料堆高, 延长堆存时间 (料堆活容积能满足混凝土连续生产5d以上) 。在骨堆料场表面少量喷水, 经常保持表面湿润。要严格控制砂、石的含泥量。石子含泥量控制在1%以内, 砂子含泥量控制在2%以内, 以免增加混凝土收缩及降低混凝土的抗拉强度。另外, 还可向骨料中洒水, 以促进蒸发冷却来降低骨料的温度。
2) 拌合楼的料斗和送料皮带应增加遮阳设施。
3) 拌合用水采用地下水, 并在需要的时候在盘和楼储存水池内放置冰块, 直接降低水温, 用低温水拌制混凝土, 直接降低混凝土温度。
2.2 降低混凝土的水化热温升
1) 首先选用水化热低的水泥。
2) 在满足施工图纸要求的混凝土强度、耐久性和和易性的前提下, 改善混凝土骨料级配, 加优质的掺和料和外加剂以适当减少单位水泥用量。
2.3 混凝土拌制
在混凝土拌制时就采取技术措施措施控制混凝土的温度, 用来控制附加水量, 降低混凝土坍落度损失速度, 减少收缩开裂。在浇筑条件允许的情况下, 可适当增大粗细骨料的粒径, 以减少每立方米混凝土的用水量和水泥用量, 降低混凝土发热量。
2.4 安排好施工计划
尽量避免在每日最高气温时浇筑混凝土。在空气干燥的条件下, 晚间浇筑的混凝土受风和温度的影响相对减少。同时混凝土可在接近日出时终凝, 这时的相对湿度最高, 因而早期干燥和开裂的可能性最小。
3 工程实例
3.1 工程简介
本工程位于河南北部, 夏季温度偏高且持续时间长, 对夏季混凝土施工影响很大。该工程为一穿河倒虹吸, 设计混凝土强度C40, 管身段水平投影长330m, 由进口斜管段、水平管段和出口斜管段组成。倒虹吸管横向为3孔一联箱形预应力钢筋混凝土结构, 单孔孔径尺寸为7.0m×7.1m (宽×高) 。河堤段管身顶板厚1.3m, 底板厚1.3m, 侧墙厚1.3m, 中隔墙厚0.9m;河槽段管身顶板厚0.9m, 底板厚1.1m, 侧墙厚1.1m, 中隔墙厚0.9m。施工过程中分两次浇筑, 底板浇筑方量约为530m3。侧墙、隔墙和顶板浇筑方量约为770m3, 内模板采用钢模台车, 外模板采用定型钢模板, 精度、刚度和稳定性符合要求。受场地和配比限制入仓方式为吊罐配合汽车吊入仓, 浇筑速度为每小时约15m3。搅拌设备为山东方圆HZS120卧式强制型拌合楼, 拌合质量及生产能力能够满足施工要求, 也已经过当地质监站检测率定, 称量误差符合要求。
3.2 原材料和配合比
水泥标号:PO42.5, 石子粒径:5~20和20~40, 砂:中粗砂, 粉煤灰:二级, 水:深井地下水, 外加剂:HF-YF引气剂和HT-HPC减水剂。由于混凝土标号较高, 经配合比优化, 决定采用二级配配合比, 小石和中石比例为40∶60, 并添加20%粉煤灰以减少水泥用量, 加入减水剂和引气剂改善混凝土的性能。最终C40混凝土配合比为:1∶1.60∶1.37∶2.06∶1.0%∶0.25/万∶0.33设计塌落度为8~12cm。
每方用量为:
3.3 数据统计和对比分析
本次混凝土浇筑时间为2010年7月11日开始, 浇筑约50小时, 属于夏季高温季节连续施工。在浇筑过程中2~4小时检测一次温度, 根据实际情况适时加密检测频率, 在开仓时候首先计算混凝土拌合温度如下:
混凝土拌合温度计算:
(建筑工程计算手册)
式中
T0——混凝土出机口温度 (℃) ;
Ts、Tg——砂、石子的温度 (℃) ;
Tc、Tw——水泥、拌合用水的温度 (℃) ;
mc、ms、mg——水及砂、石子中游离水的重量 (kg) ;
CS、Cs、Gg、Cw——水泥、砂、石子及水的比热容 (kg/kg.K) ;
Cs=Cg=Cc=0.84 kg/kg.K, Cw=4.2 kg/kg.K
经过计算:
4 结语
由于施工中外加剂为水剂, 该公式没有考虑外加剂以及外加剂中的水对混凝土拌合温度的影响。所以计算值温度值实际测量温度值之间存在2.8℃的偏差, 在施工过程中应多次计算, 确定偏差值, 并在施工生产中应予以参照。保证混凝土计算温度与偏差值之和小于28℃。若施工过程中发现出机口温度高于规定要求, 应及时测量原材料的温度, 分析影响因素, 调整降温措施, 保证混凝土温度符合要求。
摘要：本文主要针对高温季节河南某工程对混凝土入模温度的要求 (不大于28℃) , 通过对原材料的温度控制, 运用合理的措施, 科学的组织施工, 最大可能降低了混凝土出机温度, 满足了施工要求。
关键词：高温季节,拌合温度,温度控制
参考文献
[1]水工混凝土施工规范.
高强混凝土遭受高温后性能研究 篇6
本试验主要研究:高强混凝土高温后的吸水和氯离子渗透试验, 得出高温后高强混凝土吸水系数和氯离子渗透系数的变化规律, 分析高温对高强混凝土渗透性能的影响。
2 试验原材料与试验方法
2.1 原材料及配合比
2.1.1 原材料
⑴水泥:本试验中, 使用的水泥为华润平南牌PI-I42.5R硅酸盐水泥。其主要性能见表1、2、3所示。
⑵细集料:河砂, 中砂, 细度模数2.4。
⑶粗集料:碎石, 玄武岩, 粒径为5～20mm。
⑷掺合料:掺合料使用粉煤灰其主要性能如表4所示。
⑸水:普通自来水。
⑹外加剂:外加剂使用江苏省建科院的聚羧酸高效减水剂, 具有引气、超塑化、高效减水和增强等功能。
2.1.2 配合比
本试验中分别研究测试了普通混凝土、高强混凝土的高温性能, 各组的配合比见表5。
其中粗集料级配为5～10mm, 40%, 10～20mm, 60%。
C30, C50, C70, C90的28d理论抗压强度值分别为40MPa, 60MPa, 80MPa, 100MPa。
2.2 试验方法
2.2.1 成型和养护
成型100mm×100mm×100mm的立方体试件, 用于透水系数试验;成型Ф100mm×60mm的圆柱体试块, 用于氯离子渗透试验;
混凝土立方试块成形后在标准养护条件下养护28d。用于进行氯离子渗透试验的圆柱形试块成型后蒸养7d后, 以一定加热制度加热到一定温度后自然冷却后, 浸泡在20±3℃的Ca (OH) 2饱和溶液中养护20d。
2.2.2 加热制度
本试验采用电炉加热, 分别将待测试块加热到200℃, 400℃, 600℃和800℃后恒温1hr后, 试块自然冷却到室温。电炉加热升温曲线如图1所示, 并与ISO834标准升温曲线相比较。
2.2.3 试验设备
氯离子渗透试验:使用上海精密科学仪器有限公司 (沪光仪器电源分公司) 生产的QS18A型万能电桥, 频率1000Hz, 量程1Ω～10MΩ, 精度0.002kΩ。塑料试验槽两只:外型尺寸152mm×152mm×50mm, 内开深35mm、直径80mm的凹槽。铜网网孔孔径为0.16mm (120目) 。
3 氯离子渗透试验
3.1 试验原理
本试验采用的氯离子渗透试验试验方法按照交通部行业标准JTJ270-98《水运工程混凝土试验规程》, 测定混凝土的相对氯离子扩散系数, 以比较混凝土的抗氯离子渗透性能。该方法的基本原理是, 氯离子在直流电压下, 能透过混凝土试件向正极方向移动。测量流过混凝土的电荷量或电导, 就能反映出透过混凝土的氯离子量, 并根据Nernst-Plank方程式可以推算出氯离子的电迁移扩散系数。
氯离子扩散系数测定仪由频率为1000Hz的交流电桥 (量程1～10kv, 精度0.02kv) 、两只塑料试验槽 (外形尺寸152mm×152mm×50mm, 内开深35mm、直径80mm的凹槽) 、铜网 (网孔孔径为0.16mm, 120目) 、钢丝刷等部分组成, 见图2。
3.2 试验方法
试验步骤如下:
⑴配制3%NaCl和0.3mol/L (1.2%) NaOH溶液, 分别装瓶加盖后放在20±3℃条件中备用。
⑵试验在室温20±5℃下进行。将养护至龄期的试件从氢氧化钙溶液中取出, 用湿布擦去表面浮水。试件圆侧面和抹面面、底面的边缘 (约10mm宽) 用乳胶套 (从医用手套上剪取) 封闭后, 装入塑料试验槽。用螺杆把两试验槽和试件夹紧。在试件两边试验槽内, 分别注入3%NaCl和0.3mol/LNaOH溶液 (试件抹面面接触) 。过2min后, 用频率为1000Hz的交流电桥测量试件电阻, 并按下式计算试件电导值 (精确到0.01×10-4S) :
式中:
Gi——室温下试件的电导 (S) ;
Ri——测定试件电阻 (Ω) 。
试件的电导值按下式进行温度校正:
式中:
a——常数, 取2130;
Ti——试件测量时记录的饱和氢氧化钙溶液温度, 以绝对温度计;
T20——20℃时的绝对温度, 等于293;
Gi——室温下试件的电导 (S) ;
G20——温度校正为20℃时的电导 (S) 。
相对氯离子扩散系数按下式计算 (精确到0.01×10-12m2/s) :
取同组3个试件的相对氯离子渗透系数的平均值作为该组试件的相对氯离子渗透系数。
3.3 试验结果分析
高温后混凝土的氯离子扩散系数见表6和图3。
由上述结果可看出, 温度在200℃以下时, 各系列混凝土的氯离子扩散系数有所下降, 表明其抗氯离子渗透能力有所提高。
在200～400℃时, 各系列混凝土的氯离子扩散系数均变化不大, 这是由于在这一温度阶段, 试件尚无裂缝或爆裂发生, 其内部连通孔也没有形成, 因而抗氯离子渗透能力没有明显下降。
在400～600℃区间, 各系列混凝土的氯离子扩散系数均稍有上升, 因为在这一阶段, 普通混凝土有裂缝出现, 高强混凝土有爆裂发生, 因而其抗氯离子渗透能力开始下降。
随着温度的升高, 600℃之后各系列混凝土的氯离子扩散系数急剧增加, 这是由于此时混凝土表面开始疏松, 普通混凝土有较大裂缝出现, 高强混凝土发生严重爆裂, 且混凝土内部孔隙增加、孔径变大、有连通孔形成, 因此其抗氯离子渗透能力急剧下降。
在相同温度下, 普通混凝土的氯离子扩散系数均高于高强混凝土, 这是由于普通混凝土水灰比高, 试件密实度较差, 内部有较多的孔隙, 因此其抗氯离子渗透能力低于高强混凝土。
为了比较各系列混凝土受火后抗氯离子渗透能力的下降程度, 本文定义了相对氯离子扩散系数, 将受火后的氯离子扩散系数除以未受火时的氯离子扩散系数, 得出的百分比即为相对氯离子扩散系数。
相对氯离子扩散系数见表7和图4。
从上述结果可看出, 在600℃之后, 尤其是在800℃时, 高强混凝土的相对氯离子扩散系数显著升高, 而普通混凝土的相对氯离子扩散系数小得多。由此可见, 在相同温度下, 虽然高强混凝土的氯离子扩散系数小于普通混凝土, 但其相对值大大高于普通混土, 这说明高强混凝土抗氯离子渗透能力的劣化程度大大高于普通混凝土。
4 测定吸水系数试验
4.1 试验方法
本试验采用PCK方法测试HSC高温后的吸水性能。
PCK方法是用于测试板状材料湿扩散性的一种测试方法, 其试验的装置和普通的吸收试验是相同的, 见图5。首先是试件呈板状或柱状, 试件放置在饱水海绵上, 从自由水面吸水, 所有与吸收面相邻的面要保持与水或汽隔离, 即侧面予以密封, 这一点可以通过涂刷熔化石腊实现。试件吸水的重量变化被认为是时间的函数。在预计的时间点上, 取下试件称量其质量。这样, 试件累计吸水量与时间的关系就确定了, 且由此确定的曲线斜率 (称为吸水系数) 可以作为评价吸水性的指标。
4.2 试验结果分析
表8和图6为混凝土经高温后的吸水系数。
吸水系数反应了混凝土经高温后的湿迁移性。从试验结果可看出, 随着温度的升高, 各系列混凝土的吸水系数均呈增加趋势, 这是由于温度升高后, 集料与硬化水泥浆体之间的粘结变得越来越弱, 界面间的结合力逐渐削弱, 形成更多的孔隙结构, 导致总的孔隙率增加。在较高温度下, 混凝土内部的孔结构变大且增多, 并形成较多的连通孔从而造成吸水系数迅速提高。
在相同温度下, 高强混凝土试件与普通混凝土试件相比均保持相对低的吸水系数, 这是由于高强混凝土的低水灰比使其内部较普通混凝土更致密, 阻止了水的侵入。
5 结论
⑴混凝土遭受高温时, 其内部温度随深度的增加而降低, 随加热时间的延长而升高, 但温度的作用范围有限;压力峰值随着加热时间的增加而增大, 并且向结构内部延伸。
⑵普通混凝土和高强混凝土在高于600℃后其氯离子渗透系数大幅度增大, 说明其抗氯离子性能下降。高强混凝土的抗氯离子渗透的能力高于普通混凝土, 但劣化程度大于普通混凝土。
⑶各系列混凝土随温度的增长, 吸水系数会增长, 温度越高, 增长速度越快。由于高强混凝土较为致密, 温度较低时, 高强混凝土的吸水系数低于普通混凝土, 但随温度的增高, 高强混凝土的吸水系数会有大幅度的增长, 说明高强混凝土的密实性的劣化程度大于普通混凝土。
⑷高强混凝土相同温度下其抗渗透性能好于普通混凝土, 但其抗渗透性能随受火温度的增高下降的较为明显。
摘要：高强混凝土 (HSC) 在遭受高温作用后, 其内部微观结构和外部宏观性能都会发生改变, 与普通混凝土相比, HSC的高温后性能有其自身的特点。本文主要研究了HSC高温后的吸水及渗透性能。试验结果表明, HSC经高温作用后表观颜色会发生变化, 并出现裂纹和表面剥落等爆裂现象。随受火温度的升高, HSC的氯离子渗透系数和吸水系数等渗透性参数都逐渐加大, 渗透性能劣化。
高温后纤维混凝土力学性能研究 篇7
纤维混凝土是以混凝土为基体,以金属纤维或有机纤维作为增强材料制成的一种水泥基复合材料,常用的纤维有钢纤维、聚丙烯纤维及二者混杂使用[4,5,6]。掺入纤维可以有效地克服混凝土抗拉强度低、易开裂、抗疲劳性能差等缺陷[7,8]。聚丙烯纤维混凝土、钢纤维混凝土及混杂纤维混凝土在工程中都有大量的应用,因此,研究其高温后力学性能变化十分有必要。
研究普通混凝土(C)、聚丙烯纤维混凝土(PFRC)、钢纤维混凝土(SFRC)及混杂纤维混凝土(HFRC)在高温后力学性能的变化及残余值,对火灾后建筑物的安全评定及加固提供参考。
1 试验
1.1 原材料
P·O42.5水泥,武汉华新水泥有限公司生产;武汉碎石,5~20 mm连续级配;长江中砂,细度模数2.7,含泥量1.2%;聚丙烯纤维,长沙博赛特建筑工程材料有限公司提供,性能参数如表1所示;端钩钢纤维,来自浙江博恩金属制品有限公司,性能参数如表2所示。
1.2 试验方法
抗压、抗折和劈裂抗拉强度参照GB/T 50081—2002《普通混凝土力学性能测试方法标准》进行测试。抗压强度及劈裂抗拉强度试件尺寸为100 mm×100 mm×100 mm,抗折强度试件尺寸为100 mm×100 mm×400 mm。成型1 d后脱模,在标准养护室中养护至28 d龄期进行相应测试。
高温试验:高温炉升温速度为10℃/min,分别升温至200、400、600和800℃,保温3 h以保证试件内外温度一致,加热结束后自然冷却,7 d后再进行力学性能测试。
1.3 混凝土配合比
以C40混凝土为研究对象,普通混凝土及纤维混凝土配合比如表3所示,其中纤维按照体积掺量掺入。
2 结果与讨论
2.1 高温后纤维混凝土抗压强度变化(见图1、图2)
由图1可知,普通混凝土及纤维混凝土抗压强度都随着温度的升高而降低,在相同温度条件下,各组混凝土抗压强度都呈现如下规律:普通混凝土(C)<聚丙烯纤维混凝土(PFRC)<混杂纤维混凝土(HFRC)<钢纤维混凝土(SFRC)。
由图2可知,普通混凝土及纤维混凝土抗压强度残余率都随着温度的升高而降低,在相同温度条件下,各组混凝土抗压强度残余率变化规律与强度变化规律有所不同:普通混凝土(C)<聚丙烯纤维混凝土(PFRC)<钢纤维混凝土(SFRC)<混杂纤维混凝土(HFRC)。纤维混凝土较普通混凝土具有更高的耐高温性能。
不同温度条件下,各组混凝土受温度的影响也不尽相同。200℃时,普通混凝土抗压强度残余率为79%,而3组纤维混凝土的抗压强度残余率都保持在85%~88%;400℃时,普通混凝土抗压强度残余率只有54%,而3组纤维混凝土的抗压强度残余率达到70%~73%;600℃时,普通混凝土和聚丙烯纤维混凝土的抗压强度残余率为38%左右,钢纤维混凝土和混杂纤维混凝土抗压强度残余率大于50%;800℃时,普通混凝土和聚丙烯纤维混凝土的抗压强度残余率为23%左右,钢纤维混凝土和混杂纤维混凝土抗压强度仍具有33%残余。普通混凝土随着温度的升高都呈现出明显的强度损失;当温度低于400℃时,3组纤维混凝土都具有很高的抗压强度残余率,当温度高于400℃时,聚丙烯纤维混凝土抗压强度残余率显著降低;钢纤维混凝土和混杂纤维混凝土在不同温度条件下,都具有较高的抗压强度残余率。
2.2 高温后纤维混凝土抗折强度变化(见图3、图4)
由图3可知,各组混凝土的抗折强度都随着温度的升高而降低,在相同温度条件下,各组混凝土抗折强度与抗压强度具有相同规律:普通混凝土(C)<聚丙烯纤维混凝土(PFRC)<混杂纤维混凝土(HFRC)<钢纤维混凝土(SFRC);不同的是,钢纤维混凝土和混杂纤维混凝土的抗折强度明显高于普通混凝土和聚丙烯纤维混凝土。
由图4可知,各组混凝土的抗折强度残余率都随着温度的升高而降低;200、400和600℃条件下,各组混凝土抗折强度残余率规律相同:混杂纤维混凝土(HFRC)<钢纤维混凝土(SFRC)<普通混凝土(C)<聚丙烯纤维混凝土(PFRC),温度为800℃时为:普通混凝土(C)<聚丙烯纤维混凝土(PFRC)<混杂纤维混凝土(HFRC)<钢纤维混凝土(SFRC)。
钢纤维混凝土和混杂纤维混凝土的抗折强度在各个温度条件下都明显高于普通混凝土及聚丙烯纤维混凝土;聚丙烯纤维的掺入使得混凝土抗折强度略有提高,但不明显;钢纤维和混杂纤维显著提高了混凝土的抗折强度。在800℃条件下,钢纤维混凝土的抗折强度仍大于7 MPa,与20℃时普通混凝土抗折强度相差不大(8.3 MPa)。
2.3 高温后纤维混凝土劈裂抗拉强度变化(见图5、图6)
由图5可知,各组混凝土的劈裂抗拉强度都随着温度的升高而降低。在20℃和200℃时,各组混凝土劈裂抗拉强度变化规律为:普通混凝土(C)<聚丙烯纤维混凝土(PFRC)<钢纤维混凝土(SFRC)<混杂纤维混凝土(HFRC);400、600和800℃时,各组混凝土劈裂抗拉强度变化规律为:普通混凝土(C)<聚丙烯纤维混凝土(PFRC)<混杂纤维混凝土(HFRC)<钢纤维混凝土(SFRC)。
由图6可知,各组混凝土的劈裂抗拉强度残余率随着温度的升高而降低。当温度低于600℃时,普通混凝土和聚丙烯纤维混凝土的劈裂抗拉强度残余率大于钢纤维及混杂纤维混凝土;当温度为800℃时,劈裂抗拉强度残余率变化规律恰好相反,普通混凝土和聚丙烯纤维混凝土大于钢纤维混凝土和混杂纤维混凝土。各组混凝土劈裂抗拉强度残余率变化规律与抗折强度残余率变化规律相同。
在相同温度条件下,钢纤维和混杂纤维混凝土的劈裂抗拉强度显著高于普通混凝土和聚丙烯纤维混凝土,并且温度越高,这种差距越明显。温度为800℃时,钢纤维混凝土劈裂抗拉强度为1.50 MPa,而聚丙烯纤维混凝土只有0.45 MPa。
2.4 高温后混凝土的折压比(见图7)
由图7可知,在相同温度条件下,各组混凝土折压比的变化规律为:钢纤维混凝土最大,混杂纤维混凝土次之,普通混凝土和聚丙烯纤维混凝土折压比相差不大,并且钢纤维和混杂纤维混凝土的折压比都明显大于普通混凝土和聚丙烯纤维混凝土。在高温环境中,混杂纤维混凝土和钢纤维混凝土具有更好的韧性。
2.5 机理分析
混凝土及纤维混凝土在高温后力学性能发生明显变化,究其原因主要分为以下2方面:一是混凝土自身原因,另一个是不同种类纤维的理化性能不同。
200℃时,自由水和物理结合水逸出,Aft发生分解,水化产物有所减少,水泥浆的热膨胀会导致骨料水泥浆体界面处原始裂纹的发展,从而导致混凝土强度衰减[9,10]。400℃左右时,水泥浆体中的水化硅酸钙和水化铝酸钙开始脱水[11],同时大量水蒸气的外逸冲刷和挤胀作用,又扩大了裂纹和孔隙,使水泥浆体中孔隙平均尺寸和微裂纹迅速增大,混凝土力学性能进一步降低。500℃时,水泥石中的氢氧化钙晶体受热分解,引起吸热反应,孔隙含量急剧增加[12];硅质骨料中的二氧化硅晶体发生相变而体积膨胀,骨料体积的增加使得骨料与水泥浆体之间的裂缝增大。600℃时,孔隙水完全失去,混凝土宏观破坏开始,因而其力学性能大幅下降,在600~700℃时,C-S-H凝胶分解[13]。800℃时石灰岩骨料膨胀、开裂,并产生二氧化碳气体,混凝土强度进一步降低。
聚丙烯纤维熔点较低(168℃),在高温下熔解而失去作用,但因其液态体积远小于固态所占空间,于是形成众多小孔隙。并由于聚丙烯纤维分散的均匀性及纤维细小且量又多,使得混凝土内部孔结构发生了变化,孔隙的连通性加强,为混凝土内部水分的分解蒸发提供了通道,缓解了由于水分膨胀所形成的分压,使内部压力大大降低,从而降低了水蒸气的冲刷和挤胀作用,降低裂纹的扩展[14]。因此在温度低于400℃时,聚丙烯纤维混凝土强度显著大于普通混凝土。钢纤维熔点高,自身力学性能受温度影响较小,另外,钢纤维的桥接作用和阻裂作用限制了混凝土在温度急剧变化和高温环境下产生的体积变化,减轻了混凝土内部微缺陷的引发和扩展,使混凝土在高温条件下表现出较好的力学性能[15]。
3 结论
(1)混凝土及纤维混凝土的抗压、抗折及劈裂抗拉强度及其残余率都随着温度的升高而降低。
(2)纤维的掺入对混凝土高温力学性能具有改善作用,聚丙烯纤维在温度不超过400℃时改善作用显著,钢纤维在800℃时改善作用仍明显。
(3)混杂纤维混凝土高温后抗压强度残余率最高,200℃时达87.9%,400℃时为73.7%,600℃时为52.5%,800℃时仍有32.4%。
摘要：研究了普通混凝土、聚丙烯纤维混凝土、钢纤维混凝土及混杂纤维混凝土高温后的抗压、抗折及劈裂抗拉强度的变化规律。结果表明,混凝土的力学性能随着温度的升高而逐渐降低;温度低于400℃时,聚丙烯纤维混凝土力学性能有所改善,温度高于400℃时,改善作用不明显;800℃时,钢纤维混凝土力学性能残余率都较高;混杂纤维混凝土抗压强度改善作用最显著,残余率最高达到32.4%。
高温后纤维混凝土力学性能研究 篇8
混凝土以其取材方便、制备简单、适应性强等特点, 被作为结构的主导材料大量应用于土建工程中, 并且还将会长期占据土木工程领域的主导地位。纤维混凝土是以混凝土为基体, 以金属纤维或有机纤维增强材料组成的一种水泥基复合材料, 最常见的纤维就是钢纤维、聚丙烯纤维及二者混杂使用[4~6]。掺入的纤维可以有效地克服混凝土抗拉强度低、易开裂、抗疲劳性能差等固有缺陷[7,8]。聚丙烯纤维混凝土、钢纤维混凝土及混杂纤维混凝土在工程中实际都有大量的应用, 因此研究其高温后的力学性能变化十分有必要。
研究普通混凝土、聚丙烯纤维混凝土、钢纤维混凝土及混杂纤维混凝土在高温后力学性能的变化及残余值, 对火灾后建筑物的安全评定及加固提供指导。
1 原材料及试验方法
1.1 原材料
江西海螺P·O42.5普通硅酸盐水泥;江西德安碎石, 5~20mm连续级配;赣江中砂, 细度模数2.7, 含泥量0.8%。
聚丙烯纤维由长沙博赛特建筑工程材料有限公司提供, 性能参数如表1所示;
钢纤维来自浙江博恩金属制品有限公司, 性能参数如表2所示。
1.2 试验方法
抗压强度试件采用100mm×100mm×100mm模具成型, 抗折强度试件采用100mm×100mm×400mm模具成型。1d后脱模, 在标准养护室中养护至28d龄期进行相应测试。
高温炉升温速度为10℃/min, 分别升高至200℃、400℃、600℃和800℃, 保持3h以保证试件内外温度一致, 加热结束后自然冷却, 7d后进行力学性能测试。
1.3 混凝土配合比
以强度等级为C40混凝土为研究对象, 研究其高温后力学性能的变化。配合比如表3所示, 其中纤维量按照体积掺量掺入。
2 结果与讨论
2.1 纤维混凝土高温后抗压强度变化
普通混凝土及纤维混凝土在20℃、200℃、400℃、600℃和800℃后抗压强度值及抗压强度残余率如图1、图2所示。
如图1所示, 普通混凝土及纤维混凝土抗压强度值都随着温度的升高而降低, 在相同温度条件下, 各组混凝土抗压强度值的大小都呈现如下规律:普通混凝土<聚丙烯纤维混凝土<混杂纤维混凝土<钢纤维混凝土。如图2所示, 普通混凝土及纤维混凝土抗压强度残余率都随着温度的升高而降低, 在相同温度条件下, 各组混凝土抗压强度残余率变化规律与强度值变化规律有所不同:普通混凝土<聚丙烯纤维混凝土<钢纤维混凝土<混杂纤维混凝土。这说明纤维混凝土较普通混凝土具有更高的耐高温性能。
不同温度条件下, 各组混凝土受温度影响也不尽相同。200℃时, 普通混凝土抗压强度残余率为79%, 而纤维混凝土都保持在85%~88%之间;400℃时, 普通混凝土抗压强度残余率只有54%, 纤维混凝土达到70%~73%;600℃时, 普通混凝土和聚丙烯纤维混凝土的抗压强度残余率为38%左右, 钢纤维混凝土和混杂纤维混凝土抗压强度残余率大于50%;800℃时, 普通混凝土和聚丙烯纤维混凝土的抗压强度残余率为23%左右, 钢纤维混凝土和混杂纤维混凝土抗压强度仍具有33%残余。普通混凝土随着温度的增加, 都呈现出明显的强度损失;当温度小于400℃时, 纤维混凝土都具有很高的抗压强度残余率, 当温度大于400℃时, 聚丙烯纤维混凝土抗压强度残余率显著降低;钢纤维混凝土和混杂纤维混凝土在不同温度条件下, 都具有较高的抗压强度残余率。
2.2 纤维混凝土高温后抗折强度变化
普通混凝土及纤维混凝土在20℃、200℃、400℃、600℃和800℃后抗折强度值及抗压强度残余率如图3、图4所示。
如图3所示, 各组混凝土抗折强度值都随着温度的升高而降低, 在相同温度条件下, 各组混凝土抗折强度值的大小与抗压强度具有相同规律, 不同的是, 钢纤维混凝土和混杂纤维混凝土的抗折强度明显高于普通混凝土和聚丙烯纤维混凝土。如图4所示, 各组混凝土抗折强度残余率都随着温度的升高而降低;200℃、400℃和600℃条件下, 各组混凝土抗折强度残余率规律相同:混杂纤维混凝土<钢纤维混凝土<普通混凝土<聚丙烯纤维混凝土, 温度为800℃时为:普通混凝土<聚丙烯纤维混凝土<混杂纤维混凝土<钢纤维混凝土。
钢纤维混凝土和混杂纤维混凝土的抗折强度在各个温度条件下都明显大于普通混凝土及聚丙烯纤维混凝土;聚丙烯纤维的掺入使得混凝土抗折强度略有增长, 但不明显;钢纤维和混杂纤维显著增加了混凝土的抗折强度。在800℃条件下, 钢纤维混凝土的抗折强度仍大于7MPa, 与20℃时普通混凝土抗折强度相差不大 (8.3MPa) 。
2.3 机理分析
混凝土及纤维混凝土在高温后力学性能发生明显变化, 究其原因主要分为以下两方面:一是混凝土自身原因, 另一个是不同种类纤维的理化性能不同。
200℃时, 自由水和物理结合水逸出, Aft发生分解, 水化产物有所减少, 水泥浆的热膨胀, 会导致骨料水泥浆体界面处原始裂纹的发展, 从而导致混凝土强度衰减[9]。400℃左右时, 水泥浆体中的水化硅酸钙和水化铝酸钙开始脱水, 同时大量水蒸气的外逸冲刷和挤胀作用, 又扩大了裂纹和孔隙, 使水泥浆体中孔隙平均尺寸和微裂纹迅速增大, 混凝土力学性能进一步降低。500℃时, 水泥石中的氢氧化钙晶体受热分解, 引起吸热反应, 孔隙含量急剧增加[10];硅质骨料中的二氧化硅晶体发生相而体积膨胀, 骨料体积的增加使得骨料与水泥浆体之间的裂缝增大。600℃时, 孔隙水完全失去, 混凝土宏观破坏开始, 因而其力学性能大幅下降, 在600~700℃之间C-S-H凝胶分解[11]。800℃时石灰岩骨料膨胀、开裂, 并产生二氧化碳气体, 混凝土强度进一步降低。
聚丙烯纤维熔点较低 (168℃) , 在高温下熔解而失去作用, 但因其液态体积远小于固态所占空间, 于是形成众多小孔隙, 并由于聚丙烯纤维分散的均匀性及纤维细小且量又多, 使得混凝土内部孔结构发生了变化, 孔隙的连通性加强, 为混凝土内部水分的分解蒸发提供了通道, 从而缓解了由于水分膨胀所形成的分压, 使内部压力大大降低, 从而降低了水蒸气的冲刷和挤胀作用, 降低裂纹的扩展[12]。因此在温度小于400℃时, 聚丙烯纤维混凝土强度显著大于普通混凝土。钢纤维熔点高, 自身力学性能受温度影响较小, 另外, 钢纤维的桥接作用和阻裂作用限制了混凝土在温度急剧变化和高温环境下产生的体积变化, 减轻了混凝土内部微缺陷的引发和扩展, 使混凝土在高温条件下表现出较好的力学性能[13]。
3 结论
(1) 混凝土及纤维混凝土的抗压强度、抗折强度及其残余率都随着温度的升高而降低。
(2) 纤维的掺入对混凝土高温力学性能具有改善作用, 聚丙烯纤维在温度不超过400℃时改善作用显著, 钢纤维在800℃时改善作用仍明显。
高温环境下混凝土施工质量的控制 篇9
1 高温环境
一般情况下，高温环境不仅仅是指环境温度较高，而是以下几种情况的组合：1)高的外界环境温度;2)高的混凝土温度;3)低的相对湿度;4)较大风速。而根据一般规律，当混凝土表面的水蒸发速率大于1kg/m2/h，则应采取措施消除高温环境给混凝土带来的负面影响。其中水蒸发速率与上述因素都有关，具体的计算方程见下式[1]。
其中E为水蒸发速率，单位kg/m2/h;h为相对湿度;Ta为外界环境温度，单位℃;T为混凝土温度，单位℃;v为风速，单位为km/h。例：当环境温度为25℃，相对湿度为60%，混凝土表面温度为28℃，风速为25km/h时，水蒸发速率约为1.026kg/m2/h，则必须考虑采取措施消除高温环境带来的施工质量问题。
2 高温环境对混凝土质量的影响
高温环境下导致混凝土施工质量受到影响的主要原因是混凝土的水泥水合速率与湿度蒸发速率增加。其对混凝土质量的影响主要表现在：
2.1 操作时间短
由于混凝土温度升高，凝结较快，导致施工操作时间变短，不仅增加了摊铺、压实及成形的困难，而且容易因捣固不良，使得混凝土中存在过多的空气气泡。
2.2 可用性降低
在高温下拌和混凝土，如果采用与平时相同的水量，则坍落度必定降低，因此如为保证混凝土的施工质量，不增加单位用水量，则必定造成混凝土水泥的可用性降低。
2.3 强度降低
因为较高的含水量、较高的混凝土温度，将导致混凝土后续强度增长将受到抑制，或如为保证可用性，水灰比增加，将导致混凝土初凝及凝固过程中混凝土强度的降低。
2.4 外观质量下降
由于湿度蒸发速率过高，混凝土表面更容易凝固，为避免水泥假凝或过早凝结，则需增加搅拌用水量，这就导致混凝土由于水量较多，需蒸发更多的水，则在混凝土中易形成小孔隙和通道，导致表面产生塌陷现象，造成表面蜂窝、麻面、气孔和冲蚀等质量问题。
2.5 易产生塑性裂缝
塑性裂缝由混凝土塑性收缩引起，发生在混凝土的塑性阶段，属干缩裂缝。高温环境下加快了混凝土硬化前水分急剧蒸发现象，表面的干燥引起混凝土的收缩，从而导致了塑性裂缝产生的可能性大大增加。另由于单位用水量增加，硬化后混凝土也容易出现干缩裂缝。
2.6 易产生应力裂缝
应力裂缝是在某一时刻因混凝土内部产生化学收缩、干燥收缩、温差、降温收缩等使混凝土内部、外部产生的拉应力超过当时混凝土的抗拉强度而产生裂缝。对于高温环境下，由于每日温差较平时大、降温收缩更加明显，因此更易产生应力裂缝。
3 高温环境下混凝土施工措施
由于高温环境对混凝土产生上述影响，因此有必要从降低混凝土温度、混凝土的配合比和施工各阶段采取措施为混凝土质量提供保障。
3.1 降低混凝土的温度
通过对混凝土降温可以降低高温环境对混凝土质量的影响。混凝土的降温措施可以通过有针对性的对主要原材料进行降温来实现。混凝土的温度可用以下公式进行估算：
T=0.1Tc+0.6Tg+0.3Tw
其中T为混凝土温度;Tc为水泥温度;Tg骨料温度;Tc为拌和用水温度，单位都为℃。骨料由于用量最大，因此其对混凝土温度影响最大，而水对混凝土的温度影响相对于水泥也较大。因此要降低混凝土的温度，必须主要控制骨料和水的温度。避免骨料和拌和用水直接暴晒或接受热辐射，采用喷洒冷水、通风等方式为骨料等降温都是有效的措施。如以上办法还不能降低混凝土的温度，则可采用冷却混凝土拌和水，用冰替代部分拌和水或者用液态氮冷却搅拌后的混凝土等方法来实现混凝土温度的降低。
3.2 确定合理的混凝土配合比
影响混凝土抗压强度的主要因素是水泥强度和水灰比。因此要保证混凝土质量，最重要的是控制好水泥和混凝土的水灰比两个主要环节。在高温环境下，为避免水化热过高产生的温度裂缝，应选择水化热较低的水泥。另应选用优质骨料，严格控制砂石质量，尽量采用坍落度小、单位用水量小和水灰比小的混凝土拌和物，也可提高混凝土的抗压强度。而为避免单位用水量较高，导致混凝土发生缺陷，应通过实验确定合理的混凝土配合比。通过模拟现场环境、采用与现场一致的材料，并考虑可能存在的运输造成坍落、时间延迟等因素才能确定出合理的混凝土配合比，确保混凝土质量满足耐久性、施工要求的和易性等要求。
3.3 施工保障措施[2]
下面就是在高温环境下，进行混凝土施工时需要注意采取的各种措施：
3.3.1 搅拌
混凝土搅拌时，用料称重应严格按配合比的要求，确保计量准确。加骨料、水，应根据现场测定结果及时调整用水量，严禁在混凝土熟料后再加水。拌合中应采用二次投料法。另应采取各种防晒措施如搭设遮阳篷遮盖混凝土拌合站及储水罐等来降低搅拌后混凝土的入模温度。搅拌后的混凝土应及时运到现场浇筑，避免混凝土产生初凝。最后，检查混凝土搅拌后的质量是保证混凝土质量的关键因素。在混凝土入模前，应至少检查混凝土的温度和坍落度，因混凝土的温度过高或坍落度不符合要求将直接导致混凝土倒掉的现象发生。
3.3.2 浇筑
在混凝土浇筑前，将模板及钢筋充分湿润，并使之充分吸收水分，避免因模板、钢筋过于干燥及温度高吸水过大造成混凝土收缩裂缝。混凝土浇筑时，环境温度须每日检查，并做好记录;混凝土浇筑时应采取有效降温、防晒措施，如选择一天温度较低的时间，或者在遮挡阳光和通风处进行浇筑，或采取各种冷却设备以保证混凝土的浇筑质量。混凝土终凝前对其进行二次收面，是控制混凝土施工裂缝的一个很好措施，有利于减少混凝土的早期塑性裂缝。因为在混凝土终凝前，裂缝主要是由于上部的均匀沉降受到限制，水平方向比垂直方向收缩力更大而产生的。这时用抹子拍打压实这些裂缝处的混凝土，减少混凝土的收缩量。混凝土的浇筑过程，应严格控制缓凝剂的掺量，并检查混凝土的凝固时间，以防因缓凝剂掺量不准造成危害。
3.3.3 养护
混凝土的养护对混凝土质量，特别是裂缝有较大的影响，因此必须加强高温环境下混凝土的养护。主要措施有：(1)在修整作业完成后或混凝土初凝后立即进行养护。(2)优选采用表面喷水养护方法，连续养护。在浇筑后的24～48小时内，应保证其处于充分湿润状态，并应严格遵守国家标准规定的养护龄期。(3)同时在混凝土表面覆盖薄膜，并采用养护剂进行养护。养护剂所形成的薄膜能降低热量吸收，抑制内部温升。初凝后撤去塑料膜，用浸湿的土工布、粗麻布或毛毡等有蓄水性能织物覆盖，经常撒水，保持潮湿状态最少7天。
4 结语
混凝土的施工非常复杂，其质量不仅与材料的性能有直接关系，而且还与施工技术、所处环境及维护条件等要关。在高温环境下除要在上述方面提供保障之外，最重要的保障措施应是人的质量意识。只有建设、设计、监理、施工和检验人员的共同努力才能保证混凝土的施工质量。
参考文献
[1]Hot Weather Concreting.ACI305R-99.American ConcreteInstitute.